Development of new high-strength green material by fusing innovative natural fiber processing method and FRP molding technology

融合创新的天然纤维加工方法和玻璃钢成型技术开发新型高强度绿色材料

• 批准号: 21K19861
• 负责人: 鮑 力民
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19861/
• 关键词: グリーン材料; 高強度・軽量; 環境材料; グリーンコンボジェット

循環型社会形成と廃棄物汚染問題の解決に向けて, 金属とプラスチック材料を大量に使用している機械構造物にグリーン材料を採用することは目指している. しかし, 現有のグリーンコンポジット成形では, 素材の特性を十分に生かせなかったため, 低強度、低耐熱性のグリーン材料になり, 用途が限定されている. そこで, 荒地でも栽培できる麻と木材由来のセルロース樹脂を用いて, 今までのコンポジット成形法と変革し, 強化繊維の耐熱性の向上と材料の高強度化に繋がる低コストの天然強化繊維の高配列法を含んだ樹脂溶液コンポジット成形法を提案する. 試作を通じて, 生分解性があり, 高強度かつ高耐熱性がある新グリーンコンポジット材料を創製する.本年度では, セルロース樹脂のよる強化繊維表面コーティング技術の開発を行った. 〇今まで研究ではアルカリにより麻繊維の表面処理をしているが, 繊維の強度を大幅に低減されている. 本研究で提案したカップリング法で繊維表面を改質することより, 繊維強度の低減ことは大幅に改善された.〇木材由来のセルロース樹脂はエンプラ並みのガラス転移点を有する高耐熱性プラスチックである．一方，麻繊維とセルロース樹脂は同じセルロース材料でありながら，高温成形時において麻繊維は分解されてしまう．ここでは，麻繊維と樹脂との接着性向上を目的としてカップリング法で繊維表面を改質する際，熱伝導が低い樹脂溶液で繊維表面にコーティングし，エンプラと同等の耐熱性を天然繊維に持たせた．高強度・高耐熱性を持つグリーンコンボジェットの作製に準備作業ができた.

为了创建循环型社会，解决废弃物污染问题，我们的目标是在大量使用金属和塑料材料的机械结构中使用绿色材料。然而，随着目前的绿色复合成型，由于其特点该材料无法得到充分利用，成为一种强度低、耐热性低的绿色材料，其用途受到限制，因此我们使用了来自大麻和木材的纤维素树脂，即使在荒地上也可以种植。我们提出了一种树脂溶液复合成型方法，改变了传统的复合成型方法，包括高度排列天然增强纤维的低成本方法，从而提高了增强纤维的耐热性和材料的强度。通过试生产，我们将创造一种可生物降解、高强度、高耐热性的新型绿色复合材料。今年，我们开发了一种用纤维素树脂涂覆增强纤维表面的技术。 〇在以往的研究中，大麻纤维的表面经过碱处理，但纤维的强度明显降低，通过本研究提出的耦合方法对纤维表面进行改性，可以提高纤维的强度。 〇 木质纤维素树脂是一种高耐热塑料，其玻璃化转变点与工程塑料相当。另一方面，虽然大麻纤维和纤维素树脂是相同的纤维素材料，但大麻纤维在高温成型过程中会分解。在这里，当使用偶联方法对纤维表面进行改性以提高大麻纤维与树脂之间的粘合力时，我们在纤维表面涂覆了低导热率的树脂溶液，从而使天然纤维具有与工程塑料相同的耐热性。制造高强度、高耐热绿色组合喷气机的准备工作已经完成。

项目成果

高力学特性グリーンコンポジットを目指した損傷が少ないラミー繊維表面処理法

损伤较小的苎麻纤维表面处理方法旨在创造具有高机械性能的绿色复合材料

• 发表时间: 2021
• 作者: Ye Sun; Anchang Xu; 鮑力民
• 通讯作者: 鮑力民

Effect of alkali and silane treatments on properties of green composites based on ramie fibers and plant-derived resins

碱和硅烷处理对基于苎麻纤维和植物树脂的绿色复合材料性能的影响

• DOI: 10.15376/biores.17.2.2390-2402
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 1.5
• 作者: 1.Ye Sun; Anchang Xu; Changjie Chen; Chao Luo; Limin BAO
• 通讯作者: Limin BAO

東華大学/武漢紡織大学(中国)

东华大学/武汉纺织大学（中国）

Development of high strength green composites using cellulose resin and continuous ramie fiber

使用纤维素树脂和连续苎麻纤维开发高强度绿色复合材料

• 发表时间: 2022
• 作者: Ye Sun; Anchang Xu; Limin Bao
• 通讯作者: Limin Bao